液压与气动实验指导书.doc

1、河南工业大学液压与气压传动实验指导书目 录实验一 液阻特性实验 1实验二 液压泵性能测试实验 5实验三 溢流阀静态特性实验 9实验四 节流调速回路性能测试实验 13实验五 气动程序控制回路设计与调试 170实验一 液阻特性实验（必修，综合性）一、实验目的1、通过对标准型小孔液流阻力的实验，定量地研究孔口的流量压力特性，计算出与液阻特性有关的指数 ，从而对孔口的液阻特性有比较深入的理解；2、通过测量油液流过标准型细长孔的压力损失，深入了解小孔的节流作用，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一种定量的概念；3、掌握测试液阻特性的原理及方法。二、实验内容及方案液压传动的主要理论基础是流体

2、力学。油液在系统中流动时，因摩擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失，它关系到确定系统的供油压力、允许流速、组件、辅助装置和管道的布局等，对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。另一方面，在液压传动中常会遇到油液流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压组件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。本实验装置可完成细长孔( 1.2 ， =6 )的压力-流量特性实验。ml在液压系统中，油液流经液阻时，流量 与压力损失 的关系可以用通用QP表达式表示为：（1.1）pKAQT节流系数； 节流口通流面积； 节流口前后压差；Kp与液阻特性有关的指

3、数。令 , 则TAR1（1.2）pQ1式中， 液阻；与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流态有关，在几何尺寸、油液性质、流态不变时，视为定值。 1式 1.2 可以表示为函数关系： ，在函数图像中为一条曲线，为了)(PfQ求出指数 ，对上式的两边取对数得：（1.3）Rlglg1对于一定的液阻，上式为一直线，直线的斜率为 。式 1.2 中的 为直线的斜率，即（1.4）batg在实验中，对一定的液阻，改变通过液阻的流量，可以达到对应的压力降，测得一定数量的对应数据，描绘直线就可以求得 值。实验证明，对薄壁小孔 =0.5；细长小孔 =1。三、实验装置及原理图根据图 1.2 自己挑选实验需要的元件，用带有快

4、速接体的液压软管及专用的实验导线，按照图 1.2 所示连接好液压系统，并按图 1.3 电气控制图连好电气部分电路。注意：接好液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。2图 1.2 油路部分 图 1.3 电气控制部分操作指南：回路中 1先导式溢流阀；2单向节流阀；3细长孔；4二位三通单电磁换向阀； 1泵的出口压力； 3小孔前的压力；通过调节节流阀改变小PP孔的流量，大流量时用流量计测得，小流量时用量杯测得，并记录测量时间，用容积法算得单位时间里通过小孔的流量。四、实验步骤1、关闭节流阀 2，启动液压泵，调溢流阀 1，使得泵的出口压力 1 为

5、3P。MPa2、关紧量杯的放油（手阀）口，使电磁换向阀 1 得电。慢慢打开节流Z阀 2，测得此时通过小孔的流量，读出液阻的进口压力，出口压力理论上是 0，计算出进口、出口压力差。3、用节流阀 2 从小到大调节流阀的开口量，每调节一个开口量，记下一组压力 3 及流量数据，取 7 到 8 组数据，逐点记录于表格内。P五、测试数据纪录表 油温：_1 2 3 4 5 6 7 83（PMa） )(mlVsT3)/(smlQ六、实验结果 根据测试结果，作出压力流量特性曲线，并由图测算出液阻的 值，和理论推导值作比较，分析结果是否合理？为什么？4实验二 液压泵性能测试实验（必修，综合性）一、实验目的1.了解

6、液压泵的结构及主要工作性能；2. 掌握泵性能参数的测试方法。测量反馈式限压变量叶片泵的流量压力特性，确定泵的容积效率和总效率；3. 增强对液压泵的工作情况的感性认识，通过实验对液压泵工作的振动、噪声、油压的脉动、油温的升高等有所体会。二、实验内容及方案液压泵的主要性能参数包括：额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压力脉动（振摆）值等。同时观察泵的噪声、温升、振动等。1、液压泵的流量压力特性：测定液压泵在不同工作压力下的实际流量，得出流量压力特性曲线。液压泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度越低，压力越高，其)(1PfQ泄漏损失越大。1） 空载（零压）流量：在实际生产中，泵的理论流量 并不是按

7、液理Q压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常在公称转速下以空载时的流量代替 。本实验中应在节流阀 2 的流通面积为最大的情况下测出泵的空载空Q理流量 。空2） 额定流量：指泵在额定压力和公称转速的工作情况下，测出的流量。本装置中由节流阀 2 进行加载。额3） 不同工作压力下的实际流量：不同的工作压力由节流阀 2 确定（通过改变节流开口大小改变液流阻力） ，读出相应压力下的流量 实 。 （通过流量Q计直接读数）52、液压泵的容积效率 ：容（ ） （2.1）空实理实容 Q容 额3、液压泵的总效率 ：总（2.2）入出总 N式中： 液压泵的输入功率：入 电表入 PN其中： 直接由功率表读出； 由 根

8、据电机效率曲线查出P表 电 表（一般 0.75） ； 5.0电图 2.1 电动机效率曲线液压泵的输出功率： （2.3）出N）（出 Kw60Q1PN液压泵的输出压力；1P液压泵的输出流量。Q:Ma,单 位 为 :Lmin,单 位 为 P: 入 出 表、 、 单 位 为6三、实验装置及原理图根据图 2.2 自己挑选实验需要的元件，用带有快速接体的液压软管及专用的实验导线，按照图 2.2 所示连接好液压系统。注意：接好液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。图 2.2 液压回路原理图操作指南：回路中 1先导式溢流阀；2单向节流阀； 1泵的出口压

9、力。旋紧节流P阀 2 可增大阻尼，逐点旋紧节流阀 2，分别记录 、 、 ；调阀 2，可调Q表1 的压力；（ 1 范围： 06.3 ）流量由数显流量表读出，小流量时用PPMa量杯测得，功率 由数显功率表显示；将测得不同压力 时泵的流量 和电机的功率 ，填入数据表格，并绘出特性曲线。表四、实验步骤根据实验要求拟定具体实验步骤。注意：阀 1 在实验前应调到 7Mpa。五、测试数据纪录表 油温：_7序号P( )Ma(Q)sL/(P表)KW(入N)(出)K容%总12345678六、实验结果 作出 - - - - 特性曲线, 分析所测叶片泵的各项PQ入NP容 总性能。8实验三 溢流阀静态特性实验（必修，综

10、合性）一、实验目的1、深入理解溢流阀的静态性能及其测试方法；2、了解溢流阀的卸荷压力、调压范围和启闭特性。 二、实验内容1、溢流阀的调压范围及压力稳定性，卸荷压力（压力损失）及内泄漏量的测定。1）调压范围：溢流阀的调压范围是其必需保证的稳定工作的压力范围，在这个范围内工作时，溢流阀的压力上升与下降应该平稳、灵敏，不得有尖叫声。2) 压力损失:溢流阀的压力损失是指溢流阀卸荷时，溢流阀通过额定流量所产生的压力降。对于先导式溢流阀，将调压弹簧完全放松可以实现卸荷；将其遥控口接通油箱，也可实现卸荷。因此溢流阀的压力损失有两种：一是完全放松弹簧所具有的压力损失，简称为压力损失；一是遥控口接油箱所具有的压

11、力损失，称为卸荷压力。压力损失的大小，一方面决定于卸荷是否彻底，阀口能否自由开启达到足够的开度；另一方面取决于阀内各油道的通流面积是否宽裕。如果压力损失小，则可以节省液压泵卸荷时的运转功率。3) 内泄漏量:溢流阀的关闭泄油量是指溢流阀的调压旋钮完全拧紧时，溢流阀在额定压力下通过阀口的泄油量。当溢流阀作安全阀时，关闭泄油量是一个重要的指标。2、溢流阀的启闭特性溢流阀的启闭特性是指溢流阀控制的压力和溢流流量之间的变化特性，包括开启特性和闭合特性两个特性。9闭合压力：将被测试的溢流阀调到额定压力 6.3MPa，且系统供油量为试验流量时，调节溢流阀 1，使系统卸荷，当通过被测阀 2 的溢流量为额定流量

12、（试验流量）的 1%时，系统的压力为该阀的闭合压力。不得小于规定值（5.0） 。开启压力：调节溢流阀 1，是系统压力逐渐升高，当通过被测溢流阀 2MPa的流量为额定流量（试验流量）的 1%时，系统的压力为该阀的开启压力，不得小于规定值（5.3 ） 。 Pa三、实验装置及原理图根据图 3.1 自己挑选实验需要的元件，用带有快速接头的液压软管，根据图 3.1 组成液压回路；并按图 3.2 电气控制图连好电气部分电路。注意：接好的液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠，最后请老师确认无误后，方可启动液压泵。图 3.1 液压回路原理图图 3.2 电气控制部分图10四、实验步骤首先关闭

13、溢流阀 2，并使电磁换向阀 3、4 处于断电状态，启动液压泵，调节溢流阀 1，使系统升压，观测压力表 P1 使之达到 7 ，然后使电磁换向阀MPa4 得电，调节被测试溢流阀 2 的调压手轮，使压力 1 达到 6.3 ，测出此时泵的流量 ，作为额定流量。Q1、调压范围调节被测溢流阀 2 的调压手轮从全开到全闭，再从全闭到全开，通过压力表 P1，观察压力的上升与下降情况，是否平稳，并测量其调压范围，反复实验不少于 3 次。2、启闭特性调节被测试的溢流阀 2 至额定压力 6.3 。此时锁定溢流阀 2 的调压手MPa柄。放松溢流阀 1，使系统分 10 级左右降压分别记下被测阀 14 在相应压力下的溢流

14、量 ， （小流量时用量杯量） ，直到溢流量减小到试验流量的 1%时，此时Q的压力表 1 的示数即为闭合压力。继续分级降压，记录相应压力下的溢流量，P直到被测阀 2 停止溢流时为止。反向调节溢流阀 1，从被测试阀 2 不溢流开始，使系统分级升压，当被测试阀 14 的溢流量达到试验流量的 1%时，此时的压力 1 示数即为开启压力，再P继续分十级左右调节溢流阀 1 升压，一直升到 6.3 ，记下相应压力值下的Ma溢流量。3、溢流阀的压力损失和内泄漏量1）卸荷压力 将电磁阀 3、4 断电，调节溢流阀 1 的压力 1 至 7 PMa，使电磁换向阀 4 得电，调节被测试溢流阀 2 至调压范围的最高值 6.

15、3 ，这时，使电磁换向阀 3 得电，即被测试溢流阀的遥控口接油箱，压力表 1 的值即为卸荷压力。2）压力损失 将所有的电磁阀断电，调节溢流阀 1 的压力 1 至P7 ，在试验流量下，调节被测试溢流阀 2 的调压手轮至全开，压力表 1 的MPa值即为压力损失。注意：溢流阀 1 逐点加压、降压时不允许来回微调！；输入量杯流量过多时，及时使 Z2 失电，以免油溢出量杯，大流量时用流量计测得。11五、数据记录及实验结果1、被试阀的调压范围： ； 油温：_MPa卸荷压力： ； 压力损失：Pa_ ；MPa内泄漏量： 。min/L序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141( )

16、Pa(LV)STmin/(Q2、绘制溢流阀的启闭特性曲线。思考：研究溢流阀的启闭特性有什么意义？启闭性能的好坏对使用性能有什么影响？3、按实验规范，溢流阀额定流量的 1 所对应的压力为溢流阀的开启压力%或闭合压力，开启压力/额定压力 开启比。闭合压力/额定压力 闭合比。则被试阀： 开启压力 MPa闭合压力 开启比 %闭合比 12实验四 节流调速回路性能测试实验（必修，综合性）一、实验目的1、通过实验熟练掌握液压系统中广泛采用的速度控制回路节流调速回路的组成和工作原理；2、通过对节流阀的进油口节流调速回路的实验，得出它们的调速回路特性曲线，并分析它们的调速性能（只作速度负载特性）；3、通过对节流

17、阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析比较它们的调速性能（只作速度负载特性）。二、实验内容1、节流阀进口节流调速回路的调速性能；2、调速阀进口节流调速回路的调速性能。三、实验装置及原理将节流阀串联在液压泵和液压缸之间，用它来控制进入液压缸的流量，从而达到调速的目的，称为进油路节流调速回路。通过改变流量控制阀阀口的开度，即通流面积来调节和控制流入或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。流量阀采用节流阀或调速阀则其调速性能不同；同一种流量阀采用不同方式则其调速性能也不同。13图 4.1 进油口节流调速回路原理图图 4.2 电气控制部分回路中 1先导式溢流阀；2三位四通双电磁换向阀；3单向节流阀

18、；4单向阀；5先导式溢流阀；6工作缸；7加载缸； 压力表， 压P3力表。在进油路节流调速回路中，当液压缸处于稳定工作状态下时，其活塞运动速度为：（4.1）1Aqv14流经阀口的流量为： （4.2）mTpKA)(q1式中： 节流阀的流量系数； 节流阀的开口面积；TA节流指数； 作用于节流阀两端的压差。p活塞上的受力平衡方程为：（4.3）1321ApAp所以，有（4.4） mPTAFpKv)(11四、实验步骤操作指南：1、工作缸活塞杆的速度 ：用长刻度尺测量行程 ，直接用秒表vmL20测量时间 t。 ， , ， 。)/(smtLvmD40d526.7cA2、负载 ：采用液压缸加载，加载缸与工作缸同

19、心而对顶加载，调节加载F缸工作腔的油压大小即可获得不同的负载值。3、油温和各处压力值：由温度计和压力表读出。实验步骤：1、关闭节流阀 3，启动液压泵，调节溢流阀 1，使得 的出口压力为 4Pp；MPa2、完全打开阀 5，调节节流阀 3 为一定的开口量 ，使工作缸活塞运行速TA度适中。逐次调紧加载阀 5，同时测出相应的工作活塞杆的速度 及有关测点的v压力值。3、可以变换不同的节流阀 3 开度 ，按照以上步骤作出不同的速度TA负载特性曲线组。154、用调速阀 代替节流阀 重复上述实验。52FRM8DRVP五、数据记录及实验结果=4Pa1 2 3 4 5 6 73Ma节流阀（ 大）TA)/(scmV

20、P节流阀（ 中） 3a节流阀（ 小）T)/(sc调速阀（ 大）AmV3PMa调速阀（ 中）T)/(sc调速阀（ 小）六、实验结果 以速度 为纵坐标，以负载 为横坐标，分别作出节流阀和调速阀的三组vF速度负载特性曲线。并比较两种节流调速回路速度负载特性曲线的不同。七、思考题1、先导式溢流阀 1 的作用有哪些？2、单向阀 4 的作用是什么？ 16实验五 气动程序控制回路设计与调试模拟加热炉门的行程控制（必修，设计性）一、实验目的1、使学生了解和掌握基本气动控制系统的构成及各组成部分的原理；2、了解常用气动控制元件的结构及性能，掌握单向节流阀的结构及工作原理，掌握气源装置及气动三联件的工作原理和主要

21、作用。3、学习和掌握电控回路的设计和搭接方法，学习和掌握电控阀、气控阀的原理及 PLC 控制在系统中的应用方法。4、培养设计、安装、联接和调试气动回路的实践能力。二、加热炉门的行程控制要求1.利用气压传动控制，设计、组装、调试气动回路，模拟加热炉门的开闭动作。当需要开启炉门时，按下“开启”按钮使炉门打开；当到达指定位置时，打开动作停止；当需要关闭炉门时，按下“关闭”按钮使炉门关闭。2.为使加热炉内的温度不发生大的变化，根据被加热物体尺寸的大小，应使炉门可以停止在任意的开度上。3.为了保证具有中间停止的机能，所以使用不漏气的中位封闭式三位换向阀。三位换向阀根据限位开关的位置进行换向，气缸的活塞进

22、行伸缩，从而通过滑轮拉动炉门上升或炉门靠重力下降，以达到要求的合适位置。图 5.1 炉门工作原理图17三、实验要求掌握气压传动控制，设计、组装、调试气动回路的方法，模拟加热炉门的开闭动作。设计气动回路，画出气动回路图。按设计方案，选择气动元件，搭建气动回路，模拟改变限位开关的位置时，加热炉门上升或下降的动作。方案一：采用 PLC 控制。流程方框图按下 触发 按下 “打开”按钮 限位开关 “关闭”按钮 四、实验设备及器材1、PLC 控制的气动实验台2、可选用的元器件清单：双作用气缸 单作用气缸 旋转缸 节流阀 单向阀 三联件 或门型梭阀 快速排气阀 手控阀 机控阀 减压阀 顺序阀 单（双）气控换

23、向阀 单（双）电磁换向阀 气容 气泵 PLC 及输入输出单元 继电器单元五、实验参考步骤1、将实验前完成的气动回路原理图、程序由指导教师检查，基本合格后方可进行搭接实验；2、选择实验回路所需用到元件，将回路所需元器件的安装插头正确地插接在实验台插孔内；将电源、电磁阀及行程开关的连线正确的插接到电气控制面板上的 PLC 控制单元或继电器控制单元的相应插座内； 3、仔细检查回路，确保实验回路的连接无误后，先将空气压缩机出气口的阀门关闭，接通电源，待气源充足后，打开阀门使用。经指导教师检查确定无误后接通电源，启动电气控制面板上的电源开关； 4、程序输入，系统调试；5、观察气缸运动速度，通过调节装在气

24、缸进出气孔处的单向节流阀，调节气缸的动作速度，使气缸动作平缓，实验现象明显；炉门开始 开 启炉门停止 开启炉 门关 闭186、加入输入控制信号，观察气缸活塞杆是否按照预定程序进行伸出和缩回，能否实现任意位置的停顿；7、实验完毕，经指导教师认定合格后，将电源关闭，将空压机出气口手动阀关闭，再将气管、气管塞头及各元气件拆卸并放回原位。六、注意事项：1、根据本实验台的性能，实验时所加气压信号或气源压力不要过大，一般以 0.4 为宜。MPa2、本实验台采用插入式管接头。使用时，先将接头固定，把需用长度的管子垂直切断，修去切口毛刺，将管子插入接头内，使管子通过弹簧片和密封圈达到底部，即可牢固地连接、密封。拆卸管子时，用手将管子向接头里推一下，然后向里推压顶套，即可拔出管子。3、此回路中不允许双电磁换向阀两边同时得电。4、工作状态下，不要插拔回路中的气管；如果要拆卸或改建回路，先将空气压缩机出气口的阀门关闭，排净回路中的残余气体，再重新搭建。七、总结要求1、撰写实验报告；2、若采用方案二：用手动和继电器控制实现此功能系统如何搭接？3、实验心得体会。